Manual Pasco - Velocidade da Luz

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Velocidade da Luz – Equipamento Completo 
OS-9261B 
Velocidade da Luz – Equipamento Básico 
OS-9262ª 
Espelho Giratório de Alta Velocidade 
OS-9263B 
 
1- Controlador do Espelho Giratório de Alta Velocidade 
2- Espelho Giratório de Alta Velocidade 
3- Espelho Fixo 
4- Microscópio de Medição 
5- Padronizador de Alinhamento do Laser 
6- Mini Laser e Suporte 
7- Bancada Optica de 1 Metro 
8- Bancada de Alinhamento do Laser 
9- Lentes FL 48mm e 252 mm 
10- Polarizadores Calibrados 
11- Acoplador de Bancada Ótica 
12- Suportes dos Componentes 
 
Introdução 
A velocidade da luz no vácuo é uma das constantes mais importantes e intrigantes da natureza. Se a luz vem “de dentro 
da terra” ou de uma estrela, ela é arremessada em velocidades fantásticas, se você medir a velocidade da luz, você 
mede o mesmo valor constante. Na terminologia mais precisa, a velocidade da luz é independente da velocidade 
relativa da fonte luminosa e do observador. 
Além disso, como Einstein apresentou pela primeira vez em sua teoria especial da relatividade, a velocidade da luz é 
criticamente importante, de maneiras surpreendentes. Em especial: 
1. A velocidade da luz estabelece um limite a velocidade que pode ser adquirida a qualquer objeto. 
2. Objetos se movendo próximos da velocidade da luz, seguem um conjunto de leis físicas drasticamente 
diferentes, não só em relação as leis de Newton, mas desde os pressupostos básicos da intuição humana. 
Com essas ideias, não é surpresa que uma grande quantidade de tempo e esforço foi investida na medição da 
velocidade da luz. Algumas das medições mais precisas foram feitas por Albert Michelson entre 1926 e 1929 usando 
métodos muito semelhantes àquelas que você estará usando com os aparelhos da PASCO. Michelson mediu a 
velocidade da luz no ar em 2.99712 a 10^8 m/s... Este resultado ele deduziu a velocidade no vácuo para ser 2.99796 a 
10^8 m/s. 
Mas Michelson não foi o primeiro a preocupar-se com esta medida. Seu trabalho foi construído a partir de uma 
história já existente. 
A História da Medição da Velocidade da Luz 
Galileu 
Através de muitos da história, aqueles poucos que pensaram sobre a velocidade da luz, a consideraram infinita. Um 
dos primeiros a questionar este pressuposto foi o grande físico italiano Galileu Galilei, que sugeriu um método para 
medir a velocidade da luz. 
O método era simples. Duas pessoas, chamadas A e B, pegam lanternas cobertas no topo de duas colinas que são 
separados por uma distância de cerca de uma milha. (~1,6 km). Primeiro A revela sua lanterna. Assim que vê B vê a luz 
de A, B descobre sua própria lanterna. Medindo o tempo de quando A descobre sua lanterna até a ver a luz de B, em 
seguida, dividindo este tempo por duas vezes a distância entre os topos de colina, a velocidade da luz pode ser 
determinada. 
No entanto, a velocidade da luz, não depende de tempos de reação humanos, Galileu foi capaz de determinar apenas 
que a velocidade da luz era muito maior do que pode ser medido através de seu procedimento. Embora Galileu foi 
capaz de fornecer até um valor aproximado para a velocidade da luz, sua experiência preparou o palco para tentativas 
posteriores. Ele também introduziu um ponto importante: para medir grandes velocidades com precisão, as medições 
devem ser feitas a uma grande distância. 
Romer 
O primeiro sucesso na medição da velocidade da luz foi fornecido pelo astrônomo dinamarquês Olaf Römer em 
1675. 
Römer se baseou nas medições observadas sobre os eclipses de uma das luas de Júpiter. Como esta Lua, está na orbita 
Júpiter, há um período de tempo quando Júpiter encontra-se entre a Lua e a Terra. Römer notou que a duração destes 
eclipses era mais curta quando a terra estava se movendo em direção a Júpiter do que quando a terra foi se afastando. 
Corretamente, ele interpretou este fenômeno como resultante da velocidade finita da luz. 
Geometricamente a lua está sempre atrás de Júpiter para o mesmo período de tempo durante cada eclipse. Suponha 
que, no entanto, a terra está se afastando de Júpiter. Um astrônomo na terra pega seu último vislumbre da lua, não 
no instante que a lua se move para trás de Júpiter, mas somente o ultimo pixel visto pelos seus olhos. Há um atraso 
similar quando a lua se move para fora, por trás de Júpiter, mas, desde que a terra se moveu para mais longe, a luz 
agora deve percorrer uma distância mais longa para alcançar o astrônomo. O astrônomo, portanto, vê um eclipse que 
dure mais do que o real eclipse geométrico. Da mesma forma, quando a terra se move em direção a Júpiter, o 
astrônomo vê um eclipse que dura um curto intervalo de tempo. 
A partir de observações destes eclipses durante muitos anos, Römer calculou a velocidade da luz em 2.1 a 10^8 m/s... 
Esse valor é aproximadamente um terço mais lento devido a um conhecimento impreciso da época sobre as distâncias 
envolvidas. No entanto, o método de Römer forneceu uma clara evidência de que a velocidade da luz não era infinita 
e deu uma estimativa razoável do seu verdadeiro valor — o que não foi mal para 1675. 
Fizeau 
O cientista francês Armand Hippolyte Fizeau, em 1849, desenvolveu um método engenhoso para medir a velocidade 
da luz ao longo de distâncias terrestres. Ele usou uma roda dentada rotacionando rapidamente na frente de uma fonte 
de luz para fornecer a luz para um espelho distante em pulsos discretos. O espelho reflete estes impulsos em direção 
a roda dentada. Dependendo da posição da roda dentada quando um pulso retornar, ou será bloqueado ou passará 
para um observador. 
Fizeau mediu as taxas de rotação de roda dentada que permitiu a observação dos pulsos retornados, com distâncias 
cuidadosamente medidas entre a roda dentada e o espelho e usando esse método, Fizeau mediu a velocidade da luz 
em 3.15 a 10^8 m/s. isto é um erro pequeno em relação do valor atualmente aceito. 
Foucault 
Léon Foucault melhorando o método de Fizeau, usando um espelho rotativo em vez de uma roda dentada rotativa. 
(Já que este é o método que você usará neste experimento, os detalhes serão discutidos em detalhes na próxima 
seção.) Como mencionado, Michelson usou o método de Foucault para produzir algumas notáveis medições da 
velocidade da luz. A melhor dessas medições deu uma velocidade de 2.99774 a 10^8 m/s. isto pode ser comparado 
com o valor atualmente aceito de 2.99792458 a 10^8 m/s. 
 
 
O método de Foucault 
 
1- Espelho de Alta Rotação 
2- Microscópio de Medição 
3- Separador de Raios 
4- Espelho Fixo 
Uma descrição qualitativa 
Nesse experimento, você usará o método de medição da velocidade da luz que é basicamente o mesmo desenvolvido 
por Foucault em 1862. Um diagrama do conjunto experimental é mostrado na figura 1 acima. 
Com o equipamento devidamente alinhado e o espelho de rotação parado, com o caminho de luz. Os raios paralelos 
ao saírem do laser, são focados ao ponto S, pela lente L1. A lente L2 é posicionada tal que a imagem do ponto S seja 
formada no espelho MR, que por sua vez é focado fixamente no Espelho Esférico MF. O espelho fixo, MF, reflete a luz 
de volta pelo mesmo caminho para o foco da imagem no ponto S. 
Em seguida o ponto refletido pode ser visto no microscópio, o separador de raios colocado no caminho ótico, reflete 
o raio que está retornando no ponto S’. 
Agora, suponha MR é rotacionando levemente, de modo que a luz é refletida em MF em diferentes pontos. Por causa 
da forma esférica de MF, o raio anda será refletido diretamente de volta a MR. O retorno da imagem do ponto fonte 
ainda continuará sendo formado nos pontos S e S’. A única diferença significativa na suave rotação de MR é que o 
ponto de reflexão em MF muda. 
Agora imagine que MR está rotacionando continuamente em alta velocidade. Nesse caso, a imagem que volta da fonte 
deixará de ser formada nos pontos S e S’. Isso por que, quando MR está rotacionando, o pulso de luzque viaja de MR 
para MF, quando volta para MR, o encontra em um ângulo diferente do que o inicial quando partiu. Como será 
mostrado a seguir, pela medição do deslocamento da imagem causada pela rotação de MR, a velocidade da luz pode 
ser determinada. 
Uma descrição quantitativa 
Para utilizar o método de Foucault para medir a velocidade da luz, é necessário determinar a relação precisa da 
velocidade da luz e o deslocamento da imagem. Mas é claro, outras variáveis da montagem experimental podem afetar 
o deslocamento. Entre elas: 
 A taxa de rotação de MR; 
 A distância entre MR e MF 
 A ampliação de L2, que depende da distância focal de L2, que também depende das distancias entres L2,L1 
e MF. 
Cada uma dessas variáveis mostradas acima, na expressão final é derivada da velocidade da luz. 
Para começar a derivação considere um raio de luz deixando o laser. Ele segue o caminho descrito na descrição 
qualitativa acima. Primeiro, o raio é focado no ponto s, então refletido de MR para MF, e volta para MR. O raio então 
retorna para o Beam Splitter, e é focado novamente no ponto s’, onde pode ser visualizado através do microscópio. 
Esse raio de luz é refletido de um ponto particular em MF. O primeiro passo da derivação, nós devemos determinar o 
ponto de reflexão em MF que está relacionado com o ângulo de MR. 
 
Figura 2ª – Quando MR está em um ângulo ࣂ, o raio laser refletido para ponto S em MF. 
Figura 2b – Quando MR está em um ângulo ࣂ૚, o raio de laser é refletido no ponto S1 em MF. 
A Figura 2A - Mostra o caminho do raio de luz, do laser para MF, quando MR está em um ângulo ߠ. Nesse caso o ângulo 
de incidência do caminho de luz atinge MR, também com um ângulo ߠ, desde que o ângulo de incidência seja igual o 
ângulo de reflexão, o ângulo entre o incidente e o refletido é 2ߠ. Como mostrado no diagrama, o pulso de luz atinge 
MF no ponto em que chamamos de S. 
A Figura 2B - Mostra o caminho do pulso de luz após um pequeno instante de tempo, quando MR está em um ângulo 
igual a ߠଵ = ߠ + ∆ߠ. O ângulo de incidência agora é igual a ߠଵ = ߠ + ∆ߠ, então o ângulo entre o raio incidente e o 
refletido é 2ߠଵ = 2(ߠ + ∆ߠ). Este momento é chamado de o ponto onde o pulso atinge MF em S1. Se definirmos D 
como distância entre MF e MR, então a distância entre S e S1 pode ser calculada. 
Lembrando do arco de uma circunferência, teremos o ∆ߠ de ida e de volta, e para esse arco temos D como raio da 
circunferência. 
ܵଵ − ܵ = 2∆ߠ . ܦ (EQ1) 
No próximo passo, é útil pensar em um único pulso, muito rápido, deixando o laser. Supondo que MR está 
rotacionando e esse pulso de luz, atinge MR, quando está em um ângulo ߠ, como na figura 2A. O pulso então será 
refletido para o ponto S em MF. Com tudo, pelo tempo de retorno do pulso para MR, MR terá rodado para um novo 
ângulo, ߠଵ. Se MR permanece parado, o pulso de luz será retornado e focado no ponto S. Claramente, desde que MR 
esteja em uma posição diferente, o pulso de luz será focado em um ponto diferente. Nós devemos agora determinar 
onde o novo ponto estará. 
A situação é muito parecida como mostrada na figura 2B, com uma importante diferença: o raio de luz que está 
retornando para MR, está vindo do ponto S em MF, ao invés do ponto S1. Para simplificar a situação, é conveniente 
remover a confusão da rotação do espelho, e o Beam Splitter para olhar as imagens virtuais no caminho da luz, como 
mostrado na Figura 3. 
 
 
A geometria das imagens virtuais é a mesma da imagem refletida. Olhando as imagens virtuais, o problema torna uma 
simples aplicação das equações de lentes delgadas. Com MR em um ângulo ߠଵ, o ponto S1 está no eixo focal da L2. O 
ponto S está no plano focal L2, porem a distancia ∆ܵ = ܵଵ − ܵ está longe do eixo focal. Da teoria das lentes delgadas 
nós sabemos que o objeto de altura ∆ܵ no plano focal de L2, será focada no plano do ponto S com altura de ቀ− ௜
௢
ቁ ∆ܵ. 
Aqui o i e o são as distancias da lente, a imagem e ao objeto respectivamente, o sinal de menos corresponde a inversão 
da imagem. Como na mostrado na figura 3, a reflexão do Beam Splitter forma uma imagem similar de mesma altura. 
Portanto, ignorando o sinal de menos, desde que nós não nos preocupemos com a imagem invertida, nós poderemos 
escrever uma expressão para o deslocamento (∆ܵ′) da imagem ponto: 
∆ݏᇱ = ∆ݏ = ቀ௜
௢
ቁ ∆ܵ = ஺
஽ା஻
 ∆ܵ (ܧܳ2)(Somente substituindo os valores das distancias, imagem e objeto) 
Combinando as equações 1 e 2, e notando que ∆ܵ = ܵଵ − ܵ, o deslocamento da imagem ponto, refere-se à posição 
inicial e secundaria de MR, pela formula: 
∆ݏᇱ = ଶ஽஺ ∆ఏ
஽ା஻
 (ܧܳ3)(Substituindo o ∆ܵ calculado na EQ1) 
O ângulo ∆ߠ depende da velocidade de rotação de MR e do tempo que é tomado o pulso de luz para ‘viajar’ de volta 
e atravessar entre os espelhos MR e MF, a distância de 2D. A equação para isso seria: 
∆ߠ =
2ܦ߱
ܿ
(ܧܳ4)(A partir física básica, lembrar de velocidade angular e velocidade média) 
Onde c é a velocidade da luz e ߱ é a velocidade de rotação do espelho em rad/s. (ଶ஽
௖
 é o tempo que é tomado pelo 
pulso luz para viajar de MR para MF e voltar.) 
Usando a equação 4 para substituir ∆ߠ na equação 3 teremos: 
∆ݏᇱ =
4ܣܦଶ߱
ܿ(ܦ + ܤ)
(ܧܳ5)(ܵݑܾݏݐ݅ݐݑ݅çã݋ ݏ݅݉݌݈݁ݏ) 
E a equação 5 pode rearranjada para fornecer nossa equação final para velocidade da luz: 
ܿ =
4ܣܦଶ߱
(ܦ + ܤ)∆ݏᇱ
(ܧܳ6)(ܥ݋݊ℎ݁ܿ݁݉݋ݏ ݐ݋݀݋ݏ ݋ݏ ݈݁݁݉݁݊ݐ݋ݏ) 
Onde: 
C = Velocidade da luz 
߱ = A velocidade de rotação do espelho giratório. 
A = A distância entre lente L2 e a lente L1, menos a distância focal de L1. 
B = A distância entre lente L2 e o espelho rotatório MR. 
D = A distância e entre o espelho rotatório MR e o espelho fixo MF. 
∆s’ = O deslocamento da imagem ponto, como visualizada através do microscópio. (∆ݏᇱ = ݏଵ − ݏ; onde s é a posição 
da imagem ponto quando o espelho rotacional MR está parado, e s1 é a posição da imagem ponto quando espelho 
está rotacionando a uma velocidade angular ߱.) 
A equação 6 foi derivada de uma suposição que a imagem ponto é resultado de um único, e pequeno pulso de luz 
vindo do laser. Porém, olhando de voltar a equação 1 junto com 4, o deslocamento da imagem ponto depende apenas 
da diferença na posição angular de MR no tempo tomado pela luz viajar entre os espelhos. O deslocamento não 
depende do ângulo especifico do espelho, para qualquer pulso dado. 
Para nos pensarmos no raio de laser continuo como uma serie infinita de pulsos pequenos, a imagem devido a cada 
pulso será deslocada pela mesma quantidade. Todas essas imagens deslocadas pela mesma quantidade, é claro, 
resulta em uma única imagem. Por medição do deslocamento da imagem, a taxa de rotação de MR, e a distância 
relevante entre os componentes a velocidade da luz pode ser medida. 
Equipamento 
O que você precisa para pedir a velocidade da luz 
Como descrito previamente, o OS-9363B High Speed Rotating Mirror inclui o espelho e o controlador de rotações. 
O OS-9262ª Basic Speed of Light Apparatus inclui os itens já descritos no OS-9263B, com adicional do Espelho Fixo, o 
microscópio de medida, e dois padronizadores de alinhamento do laser. 
O OS-9261B Complete Speed of Light, tem tudo que o OS-9263B e OS-9262ª possui e adiciona o OS-9103 1 m de Banco 
Ótico, p OS-8514 Mini Laser e Suporte, p OS-9172 Alinhamento Banco Ótico (com dois acopladores para bancada), 
duas lentes convexas (OS-9133 48 mm FL e OS-9135 252 mm FL), dois polarizadores calibrados (OS-9109), e três 
suportes para componentes. (OS-9107). 
O que mais é preciso? Você precisa de níveis de superfície para o conjunto de banco óticos e para o espelho fixo, e 
finalmente 2 metros de distância entre o espelho de alta rotação e o espelho fixo, porém de 10 a 15 metros entre os 
espelhos é recomendada. 
Sobre o equipamento 
Espelho de Alta Rotação 
O espelho de alta rotação é conectado em seu controlador, que tem uma fonte de energiae um display digital. O 
espelho plano está a ¼ de comprimento de onda. O eixo do espelho é apoiado em um rolamento de alta velocidade, 
e montando em uma proteção, removendo seu local. O espelho é controlado por um pequeno motor com cinto de 
segurança. O parafuso da base pode ser usado para segurar o espelho no lugar durante o processo de alinhamento. O 
decodificador ótico na roda motorizada e o display digital no controlador prove medições do espelho de rotação 
dentro de 0,1% ou 1 rpm. 
 
Controlador do Espelho de Alta Rotação 
O controlador do espelho de alta rotação possui um display digital que mostra as rotações do espelho em rps, um 
interruptor ON-OFF, dois botões de controle (Direção e START/STOP), duas luzes verdes de LED diodo, são indicadores 
de direção de rotação (CW – sentido horário, CCW- sentido anti-horário), o terceiro LED amarelo serve de indicador 
para velocidade máxima. 
 
No final do controlador, há três portas para conexão do espelho de alta rotação e a fonte de energia. 
 
Cada cabo possui um número único de pinos, não há como errar a conexão dos cabos. 
Operando o controlador 
O controlador pode fazer o espelho, girar em duas direções, e atingir duas velocidades. (750 rps e 1500 rps). 
 Quando o interruptor está na posição ON, um dos LED’s verdes de direção irá piscar. O display digital mostrará 
0 como velocidade. 
 Aperte o botão de controle DIRECTION para alterar a direção. O outro LED verde piscará. 
 Aperta START/STOP para iniciar a rotação. O display digital mostrará 750 como a velocidade. O LED Indicador 
verde continuará piscando enquanto o espelho aumenta a velocidade, depois disso o LED vai ficar acesso 
continuamente quando o espelho atingir a velocidade indicada. 
 Aperte START/STOP para parar o espelho. 
 Para alcançar a velocidade máxima, primeiro pressione START/STOP e deixe o espelho atingir 750 e o LED 
parar de piscar. Então SEGURE o botão START/STOP. O display mostrará 1500, o LED amarelo que indica 
velocidade máxima brilhará continuamente, e o LED Verde piscará até ele atingir a velocidade indicada. 
 Quando o LED verde brilhar continuamente, solte o botão START/STOP. O espelho continuará rodando a 
velocidade máxima até o botão START/STOP ser apertado novamente para parar a rotação. 
 PERIGO: O espelho de alta rotação foi projetado para rodar na velocidade máxima por um período de tempo 
limitado. Quando a luz amarela começar a piscar, o controlador automaticamente desligará. 
 Se todos os três LEDs estão piscando, o motor está sobrecarregado, e o controlador irá automaticamente 
desligar. Terá um tempo de 1 minuto para ligar novamente. 
 PRECAUÇÃO: Antes de ligar o controlador, leia a seção ‘Fazendo a medida’. 
Microscópio de Medição 
O microscópio possui a capacidade de ampliar 90X, montado no seu suporte. O suporte é montando em um 
micrometro móvel e por baixo de sua caixa. O estágio pode ser movido para frente e para trás usando a maçaneta do 
micrometro. Abaixo do micrometro há uma maçaneta no eixo do beam spliter. O beam splitter segura o espelho meio 
prateado que separa o raio do laser. Quando a maçaneta está para baixo, o espelho do beam splitter está 45º para 
baixo. 
 
As medições podem ser feitas usando o micrometro para mover o microscópio, de forma que o ponto imagem é 
visualmente centralizado na mira do microscópio, antes de depois do deslocamento do ponto quando o espelho de 
rotação atinge a velocidade máxima. Notando as mudanças na configuração do micrometro, o deslocamento, ∆ݏ′, 
pode ser resolvido com 0,005 milímetro de erro. 
Focando 
Para focar a mira do microscópio, deslize a ocular para cima e para baixo. Para focar o microscópio, afrouxe o parafuso 
no suporte do microscópio e deslize o microscópio para cima e para baixo. 
Quando ver que o parafuso afrouxou, o microscópio pode ser removido do suporte. Isso pode útil, quando você está 
tentando localizar a imagem ponto. Uma parte lenço de papel, colocado em outra abertura do suporte do microscópio, 
fornece uma tela para você visualizar o ponto sem focar o microscópio. 
Espelho Fixo 
O espelho fixo é esférico com raio de curvatura de 13.5 Metros. É montado sobre a plataforma e possui dois 
separadores x e y, ajustados por parafusos na parte de trás. 
 
Banco Ótico 
O banco ótico de um metro, provem uma superfície plana para alinhamento dos componentes óticos. O banco é 
equipado com uma regra de 1 metro do seu lado, quatro parafusos de nivelação, e uma superfície magnética. A ‘cerca’, 
pode ser levantado na sua parte de trás, e possui uma guia para alinhamento dos componentes ao longo do eixo ótico. 
 
Mini laser com suporte e banco de alinhamento do laser 
Com 0,5 mW, TEM00 MODE, a polarização aleatória do laser tem um comprimento de onda de 632.8 nanômetros. O 
suporte vem com peças para montagem do mini-laser. O banco de alinhamento laser é acoplado ao banco ótico no 
final em uma posição precisa do laser. O acoplador de banco ótico é incluso com banco de alinhamento Ótico. 
 
Padronizador de Alinhamento do Laser 
O padronizador de alinhamento do laser é acoplado magneticamente na bancada ótico. Cada um tem um buraco de 
2mm de diâmetro, que é usado para alinhar o raio de laser. 
Componentes Óticos 
As lentes, polarizadores calibrados e os suportes de componentes são descritos na parte intitulada ‘Manual de 
Configuração e alinhamento’. 
Configurações e alinhamento 
O seguinte procedimento de configuração e alinhamento é projetado para aqueles que utilizam “Complete Speed of 
Light Apparatus”. Para aqueles que usam apenas alguns dos componentes do experimento, o procedimento geral é o 
mesmo, embora os detalhes dependam dos componentes óticos usados. 
Importante: O alinhamento adequado é crucial, não apenas para obter bons resultados, mas para obter qualquer 
resultado. Por favor siga o procedimento de configuração e alinhamento com cuidado. Disponibilize três horas para 
alinhá-lo corretamente, durante a primeira vez. 
Para referência de como configurar o equipamento, Veja a figura 11, exibe aproximadamente o posicionamento dos 
componentes com a escala métrica lateral do banco ótico. O exato local do posicionamento de cada componente 
depende da posição do espelho fixo (MF) e deve ser determinado seguindo os passos do procedimento de alinhamento 
descrito abaixo. 
 
Todos os componentes de suporte, o microscópio de medida e a montagem do espelho de alta rotação devem ser 
montado rente as cercas do banco ótico. Isso garantirá que todos os componentes serão montados com ângulo reto 
com o eixo do banco ótico. 
 
Montar o banco ótico e alinhar o laser 
1. Coloque o banco ótico em uma mesa plana, de superfície nivelada; 
2. Use os acopladores de banco ótico e os parafusos para conectar o banco ótico com o banco de alinhamento do 
laser, conforme mostrado na figura 12. Não aperte os parafusos que prendem os acopladores na bancada ainda; 
Nota: Os parafusos de nivelamento devem ser removidos da extremidade do banco ótico e da extremidade do banco 
de alinhamento do laser para prender os acopladores do banco. Dois dos parafusos de nivelamento removidos são 
então rosqueados nos acopladores de bancada e são utilizados para o nivelamento (Figura 12). Não usar os outros 
dois parafusos; 
3. Monte o mini laser no suporte e posicione o mini laser e seu suporte no banco de alinhamento do laser. 
Padronizador de alinhamento do laser 
4. Monte o espelho de alta rotação na extremidade oposta do banco do laser. Certifique-se que a base do espelho 
esta rente acerca do banco ótico; 
5. Alinhe a extremidade do espelho à marca de 17 cm da escala métrica do banco ótico. 
O laser deve ser alinhado tal que seu raio atinja o centro do espelho (MR). Dois padronizadores de alinhamento são 
fornecidos para esse propósito. 
6. Posicione os padronizadores em cada extremodo banco ótico como mostra a figura 13 Com as beiradas dos 
padronizadores rente acerca do banco ótico. 
Quando devidamente posicionado, os buracos dos padronizadores devem estar alinhados por uma linha paralela ao 
eixo banco ótico. 
7. Ligue o laser 
Cuidado: Não olhe para o raio do laser, seja diretamente ou refletido em qualquer superfície. Também quando esta 
posicionando os equipamentos, tenha certeza que os raios não estejam cruzando a área onde alguém possa estar 
acidentalmente olhando. 
8. Ajuste a posição do laser para o raio passar diretamente através do primeiro buraco do padronizador 
Use os dois parafusos de nivelamento para ajustar a altura. Ajuste o laser no banco para movê-lo lateralmente 
Ajuste a altura e a posição pela parte de trás do laser de modo que o raio passe, também, através do segundo buraco 
do padronizador. 
9. Para fixar o laser na posição com respeito ao banco ótico, aperte os parafusos nos acopladores do banco ótico. 
Certifique-se quanto o alinhamento do laser, verifique novamente se necessário. 
Alinhar o espelho de rotação 
O espelho de rotação (MR) deve ser alinhado tal que o eixo de rotação esteja vertical e também perpendicular ao raio 
laser. Em outras palavras, a superfície do espelho estará perpendicular ao raio laser. 
O espelho de rotação é coberto por uma “casinha” que é mantida por duas tarraxas. 
10. Remova as duas tarraxas do topo na “casinha” do espelho de alta rotação, tome cuidado ao remover a casinha do 
espelho. 
A rotação do espelho é acionada por uma correia de alta velocidade que gira em torno de uma polia montada por 
baixo do motor. A esquerda do conjunto rotativo do espelho há um buraco oval, uma extremidade da roldana pode 
ser vista olhando para baixo através do buraco oval. O buraco fornece acesso para girar a polia e assim poder alinhar 
o espelho de rotação. 
11. Remova o segundo padronizador de alinhamento laser (o mais próximo ao espelho de rotação). Use o dedo para 
rodar a polia e virar o espelho tal que o raio laser reflita da superfície do espelho de alta rotação de volta até o buraco 
do primeiro padronizador. 
12. Cuidadosamente aperte o parafuso bloqueador até que a polia se mantenha no lugar. 
Atenção: Não aperte demais o parafuso para evitar a deformação da polia. 
Adicionando as lentes 
13. Remova o primeiro padronizador do laser. 
14. Monte a lente de distância focal 48 mm (L1) em um dos suportes de componente no banco ótico tal que a linha 
central esteja alinhada a marca de 93 cm da escala métrica. 
15. Sem deixar o componente suporte se mover, deslize L1 como for necessário para centralizar o raio laser na 
superfície do espelho de rotação (MR). 
Nota: A lente irá difundir ligeiramente o raio laser na posição do espelho de rotação. 
16. Monte as lentes focais de 252 mm (L2) no segundo suporte para componentes. Coloque o suporte sob a bancada 
ótica, então veja que a linha central do suporte deve estar alinhada em 62.2 cm na escala métrica. 
17. Quanto a L1, segure o suporte e ajuste L2 conforme necessário para centralizar o feixe de laser novamente sobre 
a superfície do espelho rotativo, MR. 
 
Colocando o Microscópio de Medição 
18. Monte o microscópio de medição sobre a bancada ótica, de modo que a “Caixa” do Microscópio esteja nivelada 
com a “cerca” do banco. 
 Ao lado da “Caixa” do microscópio com o Micrometro e o Interruptor do Beam Splitter devem estar do medo 
lado da escala métrica sob o banco. 
19. Posicione o interruptor do Beam Splitter para baixo. 
PERIGO: Não olhe para o microscópio enquanto os polarizadores estiverem colocados entre o laser e beam splitter 
no último passo. 
 O Beam Splitter vai alterar rapidamente a direção dos raios de luz. 
20. Reajuste a lente L2 em seu suporte de forma que o raio de laser esteja novamente no centrado no Espelho 
Rotacional (MR). 
Posicionando o Espelho Fixo 
21. Coloque o espelho fixo (MF) entre 2 e 15 metros a partir do espelho rotacional (MR), como mostrado na Figura 16. 
O ângulo entre o eixo da bancada óptica e uma linha de MR para MF deve ser de aproximadamente 12 graus. 
NOTA: Se o ângulo entre o eixo do Banco Ótico e a linha entre os espelhos é maior do que 20 graus, o feixe refletido 
será bloqueado pelo Espelho Rotacional. 
22. Certifique-se de que o espelho fixo não está no mesmo lado do banco Ótica, assim o micrômetro que você irá 
realizar as medições não vai bloquear o feixe de laser. 
NOTA: Os melhores resultados são obtidos quando o espelho fixo (MF) está entre 10 e 15 metros do espelho rotacional 
MR. Veja as notas na seção de Precisão no final do manual. 
 
23. Afrouxe a “locking thumbscrew” no espelho de alta rotação. Ligue o espelho de rotação MR suavemente até que 
o raio laser seja refletido em direção ao espelho fixo MF, então reaperte o “locking thumbscrew” para segurar o MR 
no lugar. 
Nota: Coloque um pedaço de papel no “beam path” e ande com raio laser em direção MF, ajuste a rotação de MR 
como necessário. 
24. Ajuste a posição de MF até o laser atingir aproximadamente o centro. Novamente, um pedaço de papel no “beam 
path” fará o laser mais fácil de se ver. 
25. Com o pedaço de papel ainda contra a superfície de MF, deslize L2 no banco ótico para focar o raio no menor 
ponto possível em MF. 
26. Ajuste os dois “thumbscrews” atrás de MF até que o raio seja refletido diretamente de volta ao centro do espelho 
de rotação, MR. Esse passo é melhor realizado com duas pessoas: um ajusta o MF, e o outro olha o posicionamento 
no MR. 
27. Devolva o gabinete para o espelho rotativo 
Posicione os polarizadores no banco ótico 
28. Posicione um polarizador em cada lado do suporte, e monte o suporte com dois polarizadores no banco ótico 
entre o laser e L1. 
29. Comece com os polarizadores com o ângulo reto entre eles. Enquanto está olhando através do microscópio gire 
um polarizador até a imagem estar brilhante o suficiente para ver confortavelmente. 
 
NOTA: Existem várias coisas para tentar se você não consegue encontrar a imagem de ponto 
- Varie a inclinação do beam splitter (apenas alguns graus) e use o interruptor do microscópio para posicionar 
o microscópio até a imagem ser vista 
- Blabla 
- Blabla 
- Se essas alternativas não funcionarem confira o alinhamento, comece pelo passo 1. 
Focando o microscópio 
30. Trazer a mira do microscópio no foco, deslizando o “eyepiece” para cima e para baixo. 
31. Para focar o microscópio, afrouxe o “lock screw” no suporte do microscópio e deslize todo o microscópio 
para cima e para baixo. 
NOTA: Se o aparato estiver devidamente alinhado, você verá o ponto imagem do laser através do microscópio. 
32. Foque o microscópio até a imagem estar o mais nítido possível. 
IMPORTANTE: Além do ponto imagem, você também pode ver franjas de interferência através do microscópio, 
resultando da reflexão do laser em L1. Para ter certeza que você está observando o ponto correto, posicione um 
pedaço de papel opaco entre MR e MF enquanto você olha o ponto imagem no microscópio. Se o ponto imagem não 
desaparecer, não é a imagem correta. 
Limpando a imagem 
Além disso para o ponto imagem, você deve também ver franjas de interferência através do microscópio (bem como 
a imagem de feixes externos acima mencionados). Essas franjas não causam nenhuma dificuldade desde que o 
ponto esteja bem nítido, no entanto, as vezes as franjas e os raios estranhos podem ser removidos sem perder a 
imagem ponto. 
33. Limpe a imagem ponto, colocando L2 ligeiramente torta (veja figura 18) 
 
Resumo do alinhamento 
Este resumo é para aqueles que estão familiarizados com os equipamentos e possuem experiência assim somente 
necessitam de um lembrete rápido das etapas no processo de alinhamento. Se você não ter alinhado com sucesso o 
aparelho antes, é recomendável que você ‘perca’ tempo e utilize a sessão anterior.1. Use os padronizadores para alinhar o raio, de forma que atinja o centro de MR. 
2. Ajustar o eixo de rotação do MR de forma perpendicular à viga (ou seja, como o MR gira, deve haver uma 
posição na qual se reflete o feixe de laser diretamente para a abertura do próprio laser). 
3. Insira L1 e faça o raio se convergir a um ponto. Ajuste L1 para o ponto atingir MR. 
4. Insira L2 e ajuste para que o raio ainda esteja centralizado em MR. 
5. Coloque o microscópio de medição na posição e, novamente, certifique-se de que o feixe está ainda 
centralizado no MR. 
6. A posição recomendada de MR, entre 2 e 15 metros, assim a imagem refletida de MR atingira o centro de MF. 
7. Ajuste a posição do L1 para focar o raio em um ponto em MF. 
8. Ajuste MR para o raio ser refletido diretamente em MR. 
9. Insira os polarizadores entre o laser e o beam splitter. 
10. Foque o microscópio na imagem ponto. 
11. Remova os polarizadores. 
 
Sugestão de alinhamento 
Once you have the microscope focused, it may still be difficult to obtain a good image point. There may be several 
other lights visible in the microscope besides the image reflected from the fixed mirror. 
 
 
The most common of these are stray interference patterns. These are caused by multiple reflections from the surfaces 
of the lenses, and may be ignored. If necessary, you may be able to eliminate them by angling the lenses 1 – 2°. 
Stray image points are most often caused by reflections off the lens in front of the rotating mirror housing. To 
determine which image point is the one you must measure, block the beam path between the rotating mirror and the 
fixed mirror. The relevant image point will disappear. If the image point that you need to measure is significantly off-
center, you can move it by adjusting the angle of the beam splitter. 
 
Another common problem is an image that is “stretched” with no easily discernible maxima. Check first to make sure 
that this is the image that is needed by blocking the beam path between the moving and fixed mirrors. If it is, then 
twist L2 slightly until the image coalesces into a single spot. 
 
Once the mirror begins to rotate, it is safe to look into the microscope without the polarizers. 
With the mirror rotating, you will notice that the carefully aligned pattern has changed: now the entire field is covered 
with a random interference pattern, and there is a bright band down the center of the field. Ignore the interference 
pattern; it can’t be avoided. The bright band is the image of the laser when, once each rotation, the mirror reflects it 
into the microscope beam splitter. This is also unavoidable. 
The actual image point will probably be just to one side of the bright band. Check for it by blocking and unblocking the 
beam path between the rotating mirror and fixed mirror and watching to see what disappears. 
If everything is aligned perfectly, the image point will be hidden by the bright band; in this case, make sure that there 
is an image point when the rotating mirror is fixed and is reflecting the laser to the fixed mirror. If there is a correct 
image point under stationary conditions, then mis-align the fixed mirror MF very slightly (0.004° or less) around the 
horizontal axis. This will bring the actual image point out from within the bright band. 
Fazendo a medição 
A medição da velocidade da luz é feita através da rotação do espelho, e usando o microscópio para medir a deflexão 
da posição do ponto imagem em relação ao espelho rodando e parado. Ao girar o espelho em uma direção e depois 
na direção contrária a deformação total do raio laser é dobrada, dobrando assim a precisão da medição. 
Registrar os dados 
1. Use o controlador para começar a girar o espelho no sentido horário à 750 revolução por segundo; 
2. Confira que a imagem ponto esta nítida no foco. Ajuste o microscópio e L2 para melhorar a imagem, se necessário; 
3. Enquanto está olhando através do microscópio, use o controlador para acelerar a rotação até a velocidade máxima, 
note como a deflexão da imagem aumenta; 
4. Quando a velocidade de rotação estabilizar ligue o interruptor do micrometro no microscópio para alinhar o centro 
o centro do raio imagem com a mira que é perpendicular à direção de deflexão; 
5. Registre a leitura do micrometro como s' (sentido horário); 
6. Use o controlador para parar o espelho; 
 CUIDADO: Não olhe através do microscópio enquanto o espelho estiver parado. 
 NOTA: blabla 
7. Use o DIRECTION para selecionar o sentido anti-horário. 
8. Ligue a 750 revolução por segundo no sentido anti-horário; 
9. Enquanto está olhando através do microscópio, use o controlador para acelerar a rotação até a velocidade máxima, 
note como a deflexão da imagem aumenta na direção oposta da direção antes observada; 
10. Quando a velocidade de rotação estabilizar ligue o interruptor do micrometro no microscópio para alinhar o centro 
o centro do raio imagem com a mira que é perpendicular à direção de deflexão; 
11. Registre a leitura do micrometro como s' (sentido anti-horário); 
12. Use o controlador para parar o espelho. 
Notas de Precisão e Manutenção 
Precisão 
Precise alignment of the optical components and careful measurement are, of course, essential for an accurate 
measurement using this equipment. Beyond this, the main factor affecting accuracy is the distance between the fixed 
and rotating mirrors. 
As mentioned in the alignment procedure, the optimum distance between MR and MF is from 10 to 15 meters. Within 
this range, accuracy of 5% is readily obtainable. If space is a problem, the distance between the mirrors can be reduced 
to as little as 1 meter and proportional reduction in accuracy will result. 
In general, longer distances provide greater accuracy. The rotating mirror, MR, rotates farther as the light travels 
between the mirrors, and the image deflection is correspondingly greater. Greater deflections reduce the percentage 
of measurement error. 
However, the optical components are designed for optimal focusing of the image point at 13.5 meters (this is the 
radius of curvature of MF). Image focusing is not a significant problem as long as the distance between the mirrors is 
within about 15 meters. At larger distances the intensity and focus of the image point begins to drop, and 
measurement and alignment are hampered. 
Typical sample data taken in our lab gives values for c that are within 1.5 - 2.5% of accepted values. 
Manutenção 
Regular maintenance for this equipment is minimal. The mirrors and lenses should be cleaned periodically. 
IMPORTANT: The lenses may be cleaned with lens tissue, but do not use lens tissue on the spherical mirror (MF). It 
has a delicate aluminized front surface and should only be cleaned with alcohol and a soft cloth. Do not use any 
cleaning compound that contains ammonia because the ammonia will attack the aluminum surface. 
If problems arise with the rotating mirror assembly, such as a broken drive belt, notify PASCO scientific. We do not 
recommend that you attempt to fix this equipment yourself. (See the Technical Support information at the end of this 
manual.)